Nghiên cứu hóa già hai cấp hợp kim CuNi3Si

Bài viết này nghiên cứu ảnh hưởng của hóa già 2 cấp kết hợp biến dạng nguội đến sự thay đổi độ cứng và độ dẫn điện của hợp kim CuNi3Si. Thực nghiệm cho thấy, khi hóa già cấp 1 ở 320 o C trong 1 h, sau đó biến dạng nguội 70 %, độ cứng hợp kim đạt cực đại 289,5 HV5 khi hòa già tiếp theo ở 425 o C trong 3 h, trong khi đó độ dẫn điện đạt cực đại 41,6 %IACS khi hòa già ở cùng nhiệt độ trong 6 h.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu hóa già hai cấp hợp kim CuNi3SiNghiên cứu khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU HÓA GIÀ HAI CẤP HỢP KIM CuNi3Si Phùng Tuấn Anh1*, Nguyễn Đình Tuấn2 Tóm tắt: Bài báo này nghiên cứu ảnh hưởng của hóa già 2 cấp kết hợp biến dạng nguội đến sự thay đổi độ cứng và độ dẫn điện của hợp kim CuNi3Si. Thực nghiệm cho thấy, khi hóa già cấp 1 ở 320 oC trong 1 h, sau đó biến dạng nguội 70 %, độ cứng hợp kim đạt cực đại 289,5 HV5 khi hòa già tiếp theo ở 425 oC trong 3 h, trong khi đó độ dẫn điện đạt cực đại 41,6 %IACS khi hòa già ở cùng nhiệt độ trong 6 h. So với chế độ xử lý cơ-nhiệt với hóa già 1 cấp, độ cứng cực đại và độ dẫn điện cực đại tăng khoảng 6 và 7 % khi xử lý cơ-nhiệt với hóa già 2 cấp, tăng từ 274,3 lên 289,5 HV5 và 38,9 lên 41,6 %IACS. Nghiên cứu bước đầu này là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo với nhiệt độ hóa già cấp 2 khác nhau nhằm cải thiện các tính chất của hợp kim CuNi3Si.Từ khóa: Hợp kim CuNi3Si; Hóa già hai cấp; Độ cứng; Độ dẫn điện. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hợp kim đồng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp do có độ bền vàtính dẫn điện cao. Trong các hệ hợp kim đồng, hệ Cu-Ni-Si được nghiên cứu ngày càngnhiều do khả năng thay thế hợp kim Cu-Be có độ bền và tính đàn hồi cao [1-3]. Cácnghiên cứu về hệ này rất phong phú với nhiều hướng khác nhau từ công nghệ hợp kim hóavi lượng các nguyên tố kim loại chuyển tiếp, và đất hiếm (như Al, Mn, Cr, Cu, Mg, Zr, Ti,V, W, Nb, Ta, Sc…), hoặc kết hợp hợp kim hóa và xử lý cơ nhiệt hợp lý, hoặc tiến hànhxử lý nhiệt, trong đó có xử lý hóa già phân cấp nhằm mục đích tăng bền những vẫn đảmbảo tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao cho hợp kim [4-7]. Hóa già phân cấp là công nghệ hóa già ở các nhiệt độ khác nhau. Bài báo này nghiêncứu thực nghiệm công nghệ hóa già 2 cấp kết hợp biến dạng nguội giữa hai giai đoạn hóagià nhằm khảo sát sự thay đổi độ cứng và độ dẫn điện của các tấm mẫu hợp kim CuNi3Si.Các kết quả nhận được sẽ làm cơ sở khẳng định tính ưu việt của công nghệ hóa già phâncấp, nâng cao hiệu quả hóa bền của hợp kim CuNi3Si so với công nghệ hóa già một cấp. 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Hợp kim CuNi3Si được nấu luyện trong lò điện trở Nabertherm (CHLB Đức). Thànhphần hóa học hợp kim CuNi3Si (% khối lượng) nghiên cứu được cho trong bảng 1. Bảng 1. Thành phần hóa học hợp kim CuNi3Si nghiên cứu. Hàm lượng các nguyên tố hóa học, % (khối lượng) Ni Si Zn Pb Sn Fe Cr Al Ti Cu 2,85 0,98 0,038 0,008 0,0047 0,052 0,0002 0,0022 0,001 96,06 Thực nghiệm được tiến hành trên các mẫu hợp kim dạng tấm có kích thước (chiều dài xchiều rộng x dày) 60x6x3 mm. Thiết bị thực nghiệm bao gồm lò tôi và ram Nabertherm(CHLB Đức), máy cán tiểu hình, máy đo độ cứng Vickers Wilson Wolpert (Trung Quốc),thiết bị đo điện trở thanh kim loại Megger DLRO10 (Anh). Phương pháp nghiên cứu chủyếu là đo độ cứng HV5 và độ dẫn điện (%IACS). Các sơ đồ thực nghiệm cụ thể được thựchiện như sau: (1) Nhiệt luyện hòa tan ở nhiệ độ 850 oC, tôi trong nước + cán nguội 30, 45 và 70 % +hóa già ở nhiệt độ 425 oC với các thời gian khác nhau.Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san FEE, 08 - 2018 215 Cơ học – Cơ khí động lực (2) Nhiệt luyện hòa tan ở nhiệ độ 850 oC, tôi trong nước + hóa già ở nhiệt độ 320 oC/1h + cán nguội 30, 45, 70 % + hóa già ở nhiệt độ 425 oC với các thời gian khác nhau. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Sự thay đổi độ cứng của hợp kim CuNi3Si được biến dạng nguội với các mức độ biếndạng nguội khác nhau ngay sau tôi và hóa già một cấp tiếp theo ở nhiệt độ 425 oC đượccho trong hình 1. Độ cứng của các mẫu hợp kim tăng lên theo thời gian hóa già và giảmxuống sau khi đạt giá trị cực đại. Với mức độ biến dạng càng tăng, giá trị cực đại đạt củamẫu càng tăng và thời gian đạt cực đại được rút ngắn. Độ cứng đạt giá trị cực đại trungbình 274,3 HV5 khi biến dạng nguội 70 % và hóa già một cấp ở 425 oC trong 3,5 h. Hình 1. Độ cứng của hợp kim khi hóa già 1 cấp ở 425 oC. Sự thay đổi độ cứng của hợp kim CuNi3Si khi hóa già hai cấp kết hợp xen kẽ biến dạngnguội giữa các cấp hóa già với các mức độ biến dạng khác nhau được cho trong hình 2.Với các mẫu sau tôi được hóa già cấp 1 ở nhiệt độ thấp 320 oC trong 1 h, độ cứng của hợpkim tăng lên khá chậm, chỉ đạt 110 HV5 so với 95 HV5 ở trạng thái sau tôi. Tuy nhiên,sau khi cán nguội với các mức độ 30, 45 và 70 % các mẫu hợp kim đã qua hóa già ở 320o C trong 1 h và hóa già ngay tiếp sau ở nhiệt độ 425 oC, độ cứng của hợp kim tăng mạnhchỉ sau 1 h tiếp theo. Hợp kim vẫn đạt độ cứng cực đại ứng với mỗi mức độ biến dạng, giátrị cực đại cũng cao hơn, tuy nhiên thời ...